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蒙烯玻璃纤维织物及其红外辐射加热应用

科学通报 2025年

作者：苏清旭亓月刘忠范北京大学化学与分子工程学院北京石墨烯研究院

红外辐射是一种无需介质、穿透性强、兼容性高、应用广泛的热管理技术.随着该领域的不断发展,人们对先进红外辐射材料的需求不断增加.石墨烯作为一种新型柔性导电材料,具有优异的红外发射性质和辐射可调控的特点;玻璃纤维作为一种良好... 详细信息

红外辐射是一种无需介质、穿透性强、兼容性高、应用广泛的热管理技术.随着该领域的不断发展,人们对先进红外辐射材料的需求不断增加.石墨烯作为一种新型柔性导电材料,具有优异的红外发射性质和辐射可调控的特点;玻璃纤维作为一种良好的灰体辐射材料,发射率可达～0.7.因此,由石墨烯与玻璃纤维复合得到的蒙烯玻璃纤维有望成为一种良好的红外电加热材料.本工作采用化学气相沉积方法,以玻璃纤维为衬底,在其表面生长了一层连续态石墨烯薄膜,制备得到一种新型红外热辐射材料——蒙烯玻璃纤维（graphene-skinned glass fiber fabric,GGFF）.蒙烯玻璃纤维织物具备轻质、柔性的结构特点和可调的红外辐射特性.这种由石墨烯和玻璃纤维结合组成的“双辐射体”具有很高的红外发射率（～0.90）和电热辐射转换效率（～80.2%）.由GGFF制成的电加热元件在4.5 W cm-2的电功率密度下能够以～255.5°C s-1的响应速率迅速升温至～580°C,实现快速的电热响应并达到均匀的加热温度.这种新型电加热材料综合了石墨烯和玻璃纤维良好的红外辐射性质,其红外辐射性能明显优于传统商用电加热片,有望实现电热辐射领域高效节能的目标.

关键词：石墨烯玻璃纤维织物双辐射体新型红外辐射加热体

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共轭高分子在脑机接口中的应用与展望

高分子学报 2025年

作者：潘熙然张志雷霆高分子化学与物理教育部重点实验室北京大学材料科学与工程学院

脑机接口能够在生物神经系统与电子设备之间建立双向通信，在神经科学研究、医疗康复和虚拟现实等领域发挥着重要作用.共轭高分子具有柔性、良好的生物相容性和优异的光电特性，在柔性脑机接口中展现出巨大潜力，有望实现更高效、稳定... 详细信息

脑机接口能够在生物神经系统与电子设备之间建立双向通信，在神经科学研究、医疗康复和虚拟现实等领域发挥着重要作用.共轭高分子具有柔性、良好的生物相容性和优异的光电特性，在柔性脑机接口中展现出巨大潜力，有望实现更高效、稳定和长期的神经信号采集与传输.本综述总结了近年来共轭高分子材料在脑机接口领域的应用进展，介绍了导电共轭高分子电极在脑电信号采集中的应用，重点阐述了基于半导体共轭高分子的有机电化学晶体管器件在信号放大和提高信噪比等方面的独特优势.此外，还探讨了基于共轭高分子的水凝胶材料的潜力与发展现状，并总结了该领域的发展趋势及主要挑战.综合分析表明，共轭高分子在推动脑机接口多功能化和长期稳定监测方面具有广阔前景.未来研究应聚焦于开发高性能共轭高分子基水凝胶材料、优化器件结构和开展系统集成，以推动柔性脑机接口技术的发展.

关键词：共轭高分子脑机接口神经电极有机电化学晶体管水凝胶

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共轭高分子在脑机接口中的应用与展望

高分子学报 2025年第03期 377-395页

作者：潘熙然张志雷霆高分子化学与物理教育部重点实验室北京大学材料科学与工程学院

关键词：共轭高分子脑机接口神经电极有机电化学晶体管水凝胶

电聚合新型聚间苯二胺薄膜及H2/CO2分离性能研究

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化学学报 2025年

作者：张蒙茜张玉莹秦家轩冯霄李雪艳畅通杨海英运城学院应用化学系北京理工大学化学与化工学院太原科技大学化学工程与技术学院

膜分离技术由于高能效、操作简便等优势已成为分离纯化氢气的关键技术之一。其中，聚合物膜因其成本低廉、易于加工已大规模商业化，但绝大多数聚合物膜无法突破渗透性和选择性之间的“博弈效应”。对此，本文合理设计并选用具有多个电... 详细信息

膜分离技术由于高能效、操作简便等优势已成为分离纯化氢气的关键技术之一。其中，聚合物膜因其成本低廉、易于加工已大规模商业化，但绝大多数聚合物膜无法突破渗透性和选择性之间的“博弈效应”。对此，本文合理设计并选用具有多个电化学活性位点的苯胺类衍生物1，3，5-三氨基苯（1，3，5-TAB）、邻苯二胺（OPD）和间苯二胺（MPD）作为构筑单元，通过条件温和可控的电聚合方法将刚性微孔骨架引入聚合物膜中，得到致密无缺陷的自支撑聚间苯二胺（PMPD）膜材料，其H2渗透率为1350 Barrer，H2/CO2选择性为30，分离性能突破了聚合物膜的Robeson上限，且膜材料具有良好的热稳定性和长循环稳定性。实验和分子动力学模拟研究结果均表明，H2在膜材料中的扩散性能远高于CO2，占主导分离作用。这种操作简单且普适的电聚合策略为设计其他用于能源气体分离的共轭微孔聚合物膜材料提供了重要的参考价值。

关键词：电聚合聚间苯二胺共轭微孔聚合物氢气分离分子动力学模拟

电聚合新型聚间苯二胺薄膜及H2/CO2分离性能研究

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化学学报 2025年第2期 132-138页

作者：张蒙茜张玉莹秦家轩冯霄李雪艳畅通杨海英运城学院应用化学系北京理工大学化学与化工学院太原科技大学化学工程与技术学院

膜分离技术由于高能效、操作简便等优势已成为分离纯化氢气的关键技术之一.其中,聚合物膜因其成本低廉、易于加工已大规模商业化,但绝大多数聚合物膜无法突破渗透性和选择性之间的“博弈效应”.对此,本工作合理设计并选用具有多个电化... 详细信息

膜分离技术由于高能效、操作简便等优势已成为分离纯化氢气的关键技术之一.其中,聚合物膜因其成本低廉、易于加工已大规模商业化,但绝大多数聚合物膜无法突破渗透性和选择性之间的“博弈效应”.对此,本工作合理设计并选用具有多个电化学活性位点的苯胺类衍生物1,3,5-三氨基苯（1,3,5-TAB）、邻苯二胺（OPD）和间苯二胺（MPD）作为构筑单元,通过条件温和可控的电聚合方法将刚性微孔骨架引入聚合物膜中,得到致密无缺陷的自支撑聚间苯二胺（PMPD）膜材料,其H2渗透率为1350 Barrer, H2/CO2选择性为30,分离性能突破了聚合物膜的Robeson上限,且膜材料具有良好的热稳定性和长循环稳定性.实验和分子动力学模拟研究结果均表明,H2在膜材料中的扩散性能远高于CO2,占主导分离作用.这种操作简单且普适的电聚合策略为设计其他用于能源气体分离的共轭微孔聚合物膜材料提供了重要的参考价值.

关键词：电聚合聚间苯二胺共轭微孔聚合物氢气分离分子动力学模拟

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机器学习辅助高分子合成研究进展

科学通报 2025年第4期70卷 471-480页

作者：张泽熙蔡展翔张文彬吕华陈茂聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系上海200433 北京分子科学国家研究中心高分子化学与物理教育部重点实验室软物质科学与工程中心北京大学化学与分子工程学院北京100871

聚合物为人类社会生活发展提供了不可或缺的物质基础.在研发聚合物材料的过程中,庞大的结构空间、复杂的聚合机制为建立聚合物材料的构效关系带来重大挑战.机器学习有望突破高分子合成研究的传统范式,推进新型聚合物材料的化学创制,近... 详细信息

聚合物为人类社会生活发展提供了不可或缺的物质基础.在研发聚合物材料的过程中,庞大的结构空间、复杂的聚合机制为建立聚合物材料的构效关系带来重大挑战.机器学习有望突破高分子合成研究的传统范式,推进新型聚合物材料的化学创制,近年来成为了高分子化学家关注的前沿领域.机器学习技术实现了反应条件、化学结构、材料性能之间潜在关联的发掘,提高了对聚合反应空间的研究效率,为反应条件优化、链结构设计提供了系统性指导.数据驱动的生物大分子结构解析是多领域关注的焦点,机器学习助力实现了蛋白质结构预测的跨越式进步,迈入了生物大分子研究的新阶段.在此基础上,结合自动化技术,发展数智化合成,进一步降低试错成本,加速聚合物材料研发,推动理论知识发展.本文对机器学习在预测聚合物性能、设计聚合物结构与合成条件、生物大分子研究中取得的重要进展进行简要介绍与讨论.目前,机器学习辅助的高分子合成研究仍面临聚合物结构表示方法有限、高质量数据稀缺、自动化技术落地合成生产困难等挑战,亟须加大研究投入,深入开展跨学科研究,发展人工智能赋能的高分子合成,推动高端材料创新.

关键词：高分子合成机器学习人工智能聚合物生物大分子

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石墨烯单晶晶圆的化学气相沉积外延生长

科学通报 2025年

作者：邵家新葛昀宋贾开诚刘忠范北京大学前沿交叉学科研究院北京石墨烯研究院北京大学化学与分子工程学院北京大学纳米化学研究中心北京分子科学国家研究中心

高质量石墨烯单晶晶圆的可控生长一直是石墨烯制备领域的发展前沿,被视为实现石墨烯高性能电子与光电子器件应用的关键支撑材料.化学气相沉积技术由于具有制备石墨烯薄膜质量高、可控性好、可放量等优点,逐渐成为石墨烯单晶晶圆材料的... 详细信息

高质量石墨烯单晶晶圆的可控生长一直是石墨烯制备领域的发展前沿,被视为实现石墨烯高性能电子与光电子器件应用的关键支撑材料.化学气相沉积技术由于具有制备石墨烯薄膜质量高、可控性好、可放量等优点,逐渐成为石墨烯单晶晶圆材料的主流制备方法.为了保证石墨烯晶圆的单晶性,单晶催化剂衬底的设计与石墨烯外延生长过程的调控至关重要.本文系统回顾了近几年来金属、半导体以及绝缘衬底上石墨烯单晶晶圆制备的研究进展,重点探讨在不同类型的单晶衬底表面,石墨烯晶畴取向的控制策略与内在机制,并介绍了石墨烯晶圆材料在规模化制备方面的最新成果,最后对石墨烯单晶晶圆制备领域未来的发展方向进行了总结和展望.

关键词：石墨烯单晶晶圆化学气相沉积外延生长规模化制备

高效液相色谱-串联质谱法分析游离RNA修饰核苷的研究进展

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色谱 2025年第1期43卷 3-12页

作者：张绿叶张维冰汪海林中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085 华东理工大学化学与分子工程学院上海市功能性材料化学重点实验室上海200237 中国科学院大学北京100049

核糖核苷酸(RNA)的转录后修饰在基因表达调控中发挥重要作用,而RNA在降解与再合成过程中产生大量游离核苷,包含未修饰的基础核苷和多种类型的修饰核苷。修饰核苷无法被进一步分解,在胞内积累,或在转运蛋白作用下运输到胞外环境,直到被... 详细信息

核糖核苷酸(RNA)的转录后修饰在基因表达调控中发挥重要作用,而RNA在降解与再合成过程中产生大量游离核苷,包含未修饰的基础核苷和多种类型的修饰核苷。修饰核苷无法被进一步分解,在胞内积累,或在转运蛋白作用下运输到胞外环境,直到被机体代谢,并在过程中发挥信号分子的作用。对生物样本中各级代谢物中修饰核苷的准确鉴定与定量能够为RNA降解和游离修饰核苷排泄调控提供重要信息,协助研究其生物学功能和发现潜在的临床应用。例如,小分子修饰核苷在应激反应和疾病状态下作为信号分子调控机体的应答;病理状态下体液和组织中发生特异性变化的修饰核苷可作为生物标志物,为疾病的诊断和治疗提供信息。高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)技术作为一种高灵敏度、高选择性、快速高效的分析工具,已在游离修饰核苷分析中展现出重要的应用价值。但HPLC-MS/MS准确分析游离修饰核苷仍面临一些挑战,如生物样品成分的复杂性,多种类目标物的化学性质差异,多种目标物的含量呈数量级的差异,以及众多的修饰核苷中同分异构体的干扰等。这些因素使得开发同时定量多种核苷的HPLC-MS/MS方法难度增加。本综述介绍了内源性游离RNA修饰核苷的来源及检测方法,概述了HPLC-MS/MS技术在内源性核苷分析中的样品前处理、色谱分离、质谱检测模式和定量方法开发等方面的研究进展,并综述了游离RNA修饰核苷的生物学功能、调控机制研究和作为疾病潜在分子标志物等的应用。

关键词： RNA修饰代谢物分析高效液相色谱-串联质谱修饰核苷

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含氟聚酰亚胺工程塑料的研究进展及挑战

工程塑料应用 2025年第1期53卷 179-184页

作者：齐悦新韩淑军王振中任茜何志斌李端怡刘金刚中国地质大学(北京)材料科学与工程学院地质碳储与资源低碳利用教育部工程研究中心北京100083 北京大学材料科学与工程学院教育部高分子化学与物理重点实验室北京100871

综述了含氟型聚酰亚胺(FPI)工程塑料的研究进展。从FPI单体结构出发,分析了热固性FPI与热塑性FPI工程塑料的研究成果,并探讨了全氟和多氟烷基物质(PFAS)限制令对FPI工程塑料未来发展的影响。重点介绍了基于含氟二酐[如4,4'-(六氟异亚丙... 详细信息

综述了含氟型聚酰亚胺(FPI)工程塑料的研究进展。从FPI单体结构出发,分析了热固性FPI与热塑性FPI工程塑料的研究成果,并探讨了全氟和多氟烷基物质(PFAS)限制令对FPI工程塑料未来发展的影响。重点介绍了基于含氟二酐[如4,4'-(六氟异亚丙基)双邻苯四甲酸二酐]和含氟二胺[如2,2'-双(三氟甲基)联苯胺]的FPI材料的研究现状,分析了这些材料潜在的工程化应用领域。同时,阐述了FPI在高温、光学、电学及加工性能方面的优势及挑战。

关键词：工程塑料含氟聚酰亚胺全氟和多氟烷基物质热塑性热固性

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